MATA KULIAH PENUNJANG DISERTASI
TEKNIK NANOPARTIKEL
DAN APLIKASINYA
PROGRAM STUDI DOKTOR ILMU KEDOKTERAN
FAKULTAS KEDOKTERAN UNIVERSITAS UDAYANA
2020
TEKNIK NANOPARTIKEL DAN APLIKASINYA
PENDAHULUAN
Nanosains dan nanoteknologi adalah studi perilaku benda-benda dan struktur pada skala
yang sangat kecil yaitu sekitar 1 nanometer (10-9 m) sampai 100 nanometer (100x10-9 m = 10-7
m). Istilah nano berasal dari kata Yunani yang berarti kerdil. Satuan nano merupakan ukuran
panjang sebesar sepermiliar meter atau 1/1.000.000.000 meter. Panjang 1 nanometer merupakan
panjang dari barisan 10 atom hidrogen, suatu ukuran yang sangat kecil (Fahmi, 2019).
Gambar 1.1. Skala dari milimeter menuju nanometer.
Tabel 1.1. Satuan ukuran dan ilustrasi besar yang relevan dari masing-masing satuan
Unit/Satuan Dalam Eksponensial Dalam Desimal Seberapa Besar ?
Centimeter 10-2 0,01 Selebar kuku tangan Milimeter 10-3 0,001 Setebal uang logam Mikrometer 10-6 0,000001 Sebuah sel tunggal Nanometer 10-9 0,000000001 Sepuluh baris atom H Angstrum 10-10 0,0000000001 Sebuah atom besar
Peneliti terus mencari material baru yang memiliki keunggulan dari aspek fisika dan
kimia, pada beberapa era dikenal beberapa zaman yaitu zaman batu dengan peralatan terbuat dari
batu. Setelah itu adapun zaman alloy atau campuran logam atau lebih dikenal zaman perunggu.
Abad ke 8-15 berkembang penemuan gelas, perselen, dan keramik. Pada zaman modern tepatnya
pada tahun 1937-1947 mulai berkembang material baru yaitu plastic nilon bahan semikonduktor.
Era teknologi material yang akan datang ialah era nanopartikel. Banyak ilmuan berpendapat
bahwa akan terjadi revolusi industri dari material konvensional seperti saat ini ke arah material
baru produk material yang memiliki partikel dalam ukuran nanometer. Diperkirakan perubahan
besar itu akan berdampak luas terhadap produk teknologi saat ini (Abdassah, 2019).
Nanosains menggabungkan aspek-aspek fisika, kimia, dan biologi dalam satu teknologi
dengan tujuan tertentu, peralatan elektronik di bidang kedokteran yang dibuat dengan ukuran
sangat kecil bahkan lebih kecil daripada sel darah merah. Sel darah merah berukuran 2-5 mikron
atau seukuran diameter sehelai rambut yang dibelah 25. Banyak ahli berpendapat bahwa jika kita
mampu membuat alat seukuran itu maka alat tersebut bisa dimasukkan ke dalam pembuluh darah
dan diarahkan pada lokasi tertentu untuk membunuh virus, sel-sel kanker, atau tujuan lainnya
(Batra et al, 2019).
Nanoteknologi atau teknologi rekayasa zat berskala nanometer atau sepermiliar meter
masa pengembangannya belumlah tergolong lama. Pengembangan nanopartikel di Indonesia
dilakukan sejak sekitar tahun 2000. Selama 10 tahun terakhir muncul berbagai aplikasinya. Orang
yang pertama kali menciptakan istilah nanopartikel adalah Profesor Nario Taniguchi dari Tokyo
dari kristal kuarsa, silicon, dan keramik alumina dengan menggunakan mesin ultrasonic (Fahmi,
2019).
Komersialisasi potensi penerapan nanopartikel sesungguhnya tidak hanya pada piranti
mikroelektronik saja tetapi juga pada berbagai industri, sehingga membuka peluang aplikasi
bahan dan teknologi nano di berbagai bidang, yakni pada produk makanan, mainan anak,
peralatan rumah, peralatan kebun, kesehatan, kebugaran, obat-obatan/farmasi, tekstil, keramik,
dan kosmetik, serta perkembangan nanopartikel di alam dan nanomagnetik (Kurniasari dan Atun,
2017).
Nanosains (nanoscience) maupun nanoteknologi (nanotechnology), saat ini banyak diteliti oleh para ilmuwan. Seorang ahli fisika bernama Richard Phillips Feynman pada tanggal 29 Desember 1959 dalam pertemuan tahunan Masyarakat Fisika Amerika (American Physical Society) di California Institute of
Technology (Richard Phillips Feynman merupakan Pemenang Hadiah Nobel Fisika tahun 1965). Pada
pertemuan tersebut, Richard Phillips Feynman memberikan gambaran dari istilah nanosains yang kita kenal sekarang ini dalam pidatonya yang berjudul “There’s Plenty of Room at the Bottom” (Fahmi, 2019).
A. KLASIFIKASI STRUKTUR NANOPARTIKEL
Nanosains atau Nanoteknologi menjadi spesial adalah bahwa pada jenis material yang
sama, apabila material tersebut mempunyai ukuran beberapa nanometer, seringkali material
tersebut menunjukkan sifat yang sangat berbeda dan unik. Menariknya, perbedaan ukuran skala
besar pada material yang sama tidak menunjukkan hal tersebut. Sebagai contoh, unsur Au
mempunyai warna indah coklat kekuningan yang kita ketahui sebagai “emas”. Akan tetapi, jika kita hanya mempunyai 100 atom Au yang kemudian disusun menjadi sebuah kubus, warnanya
akan jauh lebih merah dan sangat berbeda dengan warna emas. Dimana faktanya, partikel Au
menghasilkan warna berbeda seperti merah, biru, kuning, atau warna lain tergantung dari ukuran
partikel (Tarhan et al, 2019.
Gambar 2.2. Nanogold: beda ukuran partikel menghasilkan warna yang berbeda.
Warna merupakan salah satu sifat optik yang berbeda pada material berskala nano. Sifat
lainnya, seperti fleksibilitas/kekuatan (sifat mekanik) dan konduktivitas, juga merupakan sifat
yang sering sangat berbeda pada material skala nano. Hal inilah yang membuat material skala
nano mempunyai sifat yang unik. Nanopartikel secara umum mempunyai karakteristik yakni
ringan, kecil, serta mempunyai properti unggul dan super (Tarhan et al, 2019).
Nanopartikel merupakan material yang dikarakterisasi oleh ukuran butiran ultra halus (<
50 nm) atau dengan dimensi hingga 50 nm. Nanopartikel dapat dihasilkan melalui berbagai
modulasi dimensi seperti yang didefinisikan oleh Richard W. Siegel yaitu zero (atomic clusters,
filamens, atau cluster assemblies), dimensi satu (multilayer), dimensi dua (ultra-graind overlayer), dan dimensi tiga (material nanophase yang tersusun dari butiran dengan ukuran nano)
Gambar 2.3. Klasifikasi nanomaterial menurut Siegel
Nanopartikel terdiri dari kristalin berukuran nanometer atau grain (butiran) dan interface
dapat dikelompokkan sesuai dengan komposisi kimia dan bentuknya seperti yang telah
dipaparkan di atas. Sesuai dengan bentuk kristalin atau butirannya nanopartikel dapat
diklasifikasikan menjadi empat yaitu :
1. Clusters atau powder (MD = 0)
2. Multilayer (MD = 1)
3. Ultrafine grained atau buried layer (dimana ketebalan masing-masing layer atau diameter nya
< 50 nm) (MD=2)
Gambar 2.4. Skema klasifikasi nanopartikel sesuaI dengan komposisi kimianya
Selanjutnya terdapat tiga katagori yang diturunkan dari keempat kelompok di atas, yaitu ;
1. Pada kebanyakan kasus yang sederhana (kelompok 1), seluruh grains dan interfacial (antar
muka) memiliki komposisi yang sama, contohnya polimer semikristalin (tersusun dari
lamellae ditumpuk yang dipisahkan oleh daerah nonkristalin), multilayer dari lapisan tipis
kristalin yang dipisahkan oleh lapisan amorf ( Si:N:H/nc-Si)
2. Pada kasus kedua, ilmuwan mengklasifikasikan material berdasarkan komposisi kimia yang
berbeda dari grainnya. Kemungkinan struktur kuantum sebagai contoh terbaik dari kelompok
ini.
3. Pada kelompok yang ketiga, melibatkan seluruh material yang memiliki komposisi kimia
berbeda dari materi yang terbentuk (meliputi antar muka yang berbeda), contohnya keramik
dari alumina dengan Ga pada interfacenya.
4. Kelompok keempat, meliputi semua nanopartikel yang terbentuk dari grains berskala
nanometer (layers, rod atau kristalin) yang terdispersi dalam matrik yang komposisi kimianya
B. MENGAPA NANOPARTIKEL SANGAT MENARIK?
Material ini sangat menarik karena sifat mekanik, listrik, optik, dan sifat magnetik yang
sangat menjanjikan. Kombinasi dari efek-efek tersebut menimbulkan munculnya sifat fisis yang
berbeda dari sifat yang dimiliki oleh banyak materialnya. Fenomena unik yang dapat diamati pada
sifat-sifat magnetik, mekanik, listrik, termal, optik, kimia, dan biologi (Fahmi, 2019) yaitu :
1. Sifat elektrik
Nanopartikel dapat mempunyai energi lebih besar dari pada material ukuran biasa karena
memiliki luas permukaan yang besar. Hal ini berkaitan dengan resistivitas elektrik yang
mengalami kenaikan dengan berkurangnya ukuran partikel.
Contohnya : material yang bersifat isolator dapat bersifat konduktor ketika berskala nano.
Contoh aplikasinya : Baterai logam nikel hibrida terbuat dari nanokristalin nikel dan logam
hibrida yang membutuhkan sedikit recharging dan memiliki masa hidup yang lama.
Efisiensi efek termoelektrik akan meningkat pada bahan beskala nano. Partikel
logam/semikonduktor berukuran nano memiliki warna emisi berbeda dibandingkan partikel
tersebut dengan ukuran skala mikro.
2. Sifat magnetik
Tingkat kemagnetan akan meningkat dengan penurunan ukuran butiran partikel dan kenaikan
spesifik luas permukaan persatuan volume partikel sehingga nanopartikel memiliki sifat yang
bagus dalam peningkatan sifat magnet (ketika ukuran butir bahan magnetik diperkecil hingga
skala nano, bahan feromagnetik berubah menjadi bahan superparamagnetik).
Contohnya: Magnet nanokristalin yttrium-samarium-cobalt memiliki sifat magnet yang luar
biasa dengan luas permukaan yang besar.
Sifat mekanik lebih besar bila dibandingkan dengan material dengan ukuran biasa. Salah satu
sifat mekanik bahan adalah kekuatan luluh yaitu batas maksimum kekuatan suatu bahan
keramik lebih kecil dari ukuran butir kritis (<100 nm), sifat mekanik bahan berubah dari keras
menjadi lunak.
Contoh aplikasinya : Apabila material nano digunakan pada cat, akan berefek antigores,
antiluntur, dan memantulkan panas. Cat berpartikel nano akan membuat rumah atau kendaraan
tetap sejuk meski terpapar sinar matahari.
3. Sifat optik
Sistem nanopartikel memiliki sifat optik yang menarik, yang mana berbeda dengan sifat
kristal konvensional. Kunci penyumbang faktor masuknya quantum tertutup dari pembawa
elektrikal pada nanopartikel, energi yang efisien dan memungkinkan terjadinya pertukaran
karena jaraknya dalam skala nano serta memiliki sistem dengan interface yang tinggi.
Dengan perkembangan teknologi dan material mendukung perkembangan sifat nanofotonik.
Dengan sifat optik linier dan nonlinier material nano dapat dibuat dengan mengontrol dimensi
kristal dan surface kimia, teknologi pembuatan menjadi faktor kunci untuk mengaplikasikan.
Contoh : Electrochromik untuk liquid crystal display (LCD)
4. Sifat kimia
Merupakan faktor yang penting untuk aplikasi kimia nanopartikel yaitu penambahan luas
permukaan yang mana akan meningkatkan aktivitas kimia dari material tersebut.
Contoh aplikasi : Teknologi fuel cell dimana dalam fuel cell digunakan logam Pt dan Pt-Ru
5. Sifat katalisis
Nanopartikel cenderung memiliki aktivitas katalisis yang lebih baik. Hal ini disebabkan luas
permukaan yang bertambah dan atom di ujung-ujung permukaan semakin banyak,
C. TEKNIK NANOPARTIKEL
Miniaturisasi material hingga orde molekuler itu dilakukan, antara lain, dipicu oleh
tuntutan pengecilan ukuran perangkat elektronik dan komputer. Dengan adanya partikel nano itu,
rangkaian terpadu atau IC berukuran 1 sentimeter persegi, dapat dijejali miliaran transistor
sehingga rangkaian tersebut berkapasitas terabyte, bukan lagi gigabyte.
Potensi penerapan nanoteknologi sesungguhnya lebih besar, tidak sebatas untuk membuat
nanopartikel bagi peranti mikroelektronik, tetapi juga bagi industri lain. Penerapan material nano
bukan hanya pada barang teknik, melainkan juga pada produk makanan, obat-obatan, dan
kosmetik (Martien et al, 2012).
Penerapan teknologi nano pada berbagai bidang akan mengubah kehidupan masyarakat
modern. Dengan membuat partikel berskala nanometer, kemudian menyusupkannya di antara
partikel berukuran mikron, sehingga dihasilkan jenis material baru bersifat super, antara lain
tingkat kekerasan, pengantaran listrik, dan sifat magnetnya. Dengan kelebihan itu akan dihasilkan
produk berkualitas, yaitu tidak mudah aus, hemat energi karena tahan panas, dan tidak
memerlukan pendinginan. Dengan demikian, akan menghemat biaya operasional dan
pemeliharaan serta ramah lingkungan (Maryam et al, 2018).
Sintesis nanopartikel dapat dilakukan dalam fasa padat, cair, maupun gas. Secara garis
besar, sintesis nanopartikel dapat dilakukan dengan metode bottom up (kimia) dan metode top
down (Fisika) (Fahmi, 2019).
Metode top-down, penggilingan/penggerusan adalah salah satu ciri khas dalam membuat
nanopartikel. Sedangkan dispersi koloid adalah contoh metode yang digunakan dengan
pendekatan bottom-up. Sementara metode litografi dapat dianggap sebagai pendekatan hibrid,
karakteristik dari top-down, sedangkan nanolithography dan nanomanipulation umumnya
merupakan pendekatan bottom-up.
Kedua pendekatan ini memainkan peran yang sangat penting dalam industri modern
nanopartikel. Ada kelebihan dan kekurangan dari kedua pendekatan ini. Untuk metode top-down,
ketidaksempurnaan struktur permukaan menjadi kendalanya. Teknik top-down konvensional
seperti litografi dapat menyebabkan kerusakan kristalografi yang signifikan pada proses fabrikasi
dan cacat tambahan dapat terjadi bahkan selama proses etsa. Misalnya, kawat nano yang dibuat
dengan teknik litografi tidak mulus dan mungkin mengandung banyak kotoran dan cacat
struktural di permukaan. Ketidaksempurnaan seperti itu akan memiliki dampak yang signifikan
pada sifat fisik dan kimia permukaan struktur nano dan material nano, karena rasio volume
permukaan atas dalam struktur nano dan material nano sangat besar. Ketidaksempurnaan
permukaan akan menyebabkan konduktivitas berkurang karena hamburan permukaan inelastik,
yang pada akhirnya menghasilkan panas yang berlebihan dan dengan demikian perlu inovasi
ekstra pada desain dan fabrikasi perangkat. Terlepas dari ketidaksempurnaan permukaan dan cacat
lain yang mungkin dihasilkan dengan pendekatan top-down, Teknik ini akan terus memainkan
peran penting dalam sintesis dan pembuatan struktur nano dan material nano.
Pendekatan bottom-up sering muncul dalam berbagai literatur nanopartikel. Sintesis
material yang umum adalah untuk membangun atom demi atom dalam skala yang sangat besar,
dan telah digunakan di industri selama lebih dari seabad. Contohnya produksi garam dan nitrat
dalam industri kimia, pertumbuhan kristal tunggal dan pengendapan film dalam industri
elektronik. Untuk sebagian besar bahan, tidak ada perbedaan dalam sifat fisik bahan terlepas dari
metode sintesis, asalkan komposisi kimia, kristalinitas, dan mikrostruktur bahan tersebut identik.
Pendekatan bottom-up mengacu pada penumpukan material dari bawah: atom demi atom, molekul
demi molekul, atau cluster by cluster. Dalam ilmu kimia organik, kita tahu polimer disintesis
dengan menghubungkan masing-masing monomer. Pada penumbuhan kristal, atom, ion dan
substrat.
Tantangan dalam Teknik nanopartikel meliputi integrasi struktur nano dan material nano
dengan sistem makroskopik. Ukurannya yang kecil dan kompleksitas struktur skala nano
membuat pengembangan teknologi pengukuran baru lebih menantang dari sebelumnya.
Teknik pengukuran perlu dikembangkan pada skala nanometer dan memerlukan inovasi
baru dalam teknologi metrologi. Pengukuran sifat fisik material nano memerlukan instrumentasi
yang sangat sensitif, sedangkan tingkat kesalahnya harus dijaga sangat rendah. Meskipun sifat
material seperti konduktivitas listrik, konstanta dielektrik, kekuatan tarik, tidak tergantung pada
dimensi dan berat material (Sani, 2019).
Tantangan lain yang muncul dalam skala nanometer, namun tidak ditemukan di tingkat
makro, misalnya fluktuasi doping dalam semikonduktor. Fluktuasi doping acak menjadi sangat
penting pada skala nanometer, karena fluktuasi konsentrasi doping tidak lagi dapat ditoleransi
dalam skala nanometer. Fluktuasi distribusi dopan akan menghasilkan perbedaan yang signifikan
antara perangkat dalam kisaran ukuran tersebut. Yang membuat persoalan ini kompleks adalah
lokasi atom-atom dopan. Atom permukaan tentu akan berperilaku berbeda dari atom yang
terpusat. Tantangannya adalah tidak hanya untuk mencapai distribusi atom dopan yang dapat
direproduksi dan seragam dalam skala nanometer, tetapi juga untuk mengontrol secara tepat
lokasi atom dopan. Untuk menghadapi tantangan seperti itu, kemampuan untuk memantau dan
memanipulasi proses material di tingkat atom sangat penting (Martien et al, 2012).
Tantangan berikut harus diperhatikan pada pembuatan dan pemrosesan nanopartikel dan
struktur nano yaitu :
1. Mengatasi energi permukaan yang sangat besar, akibat dari luas permukaan yang sangat besar
atau rasio permukaan terhadap volume yang besar.
2. Memastikan distribusi ukuran yang seragam, morfologi, kristalinitas, komposisi kimia, dan
3. Mencegah nanopartikel dan struktur nano dari penggumpalan/aglomerasi seiring waktu
fabrikasinya.
Oleh karena itu maka pengembangan di bidang instrumentasi untuk mengendalikan,
mengontrol, dan mengukur setiap tahapan pembuatan nanopartikel sampai tahap identifikasi
sangat diperlukan perangkat yang mampu mendeteksi partikel dalam ukuran nano sehingga bisa
D. ANALISIS NANOPARTIKEL
1. Potensial Zeta
Potensial Zeta dalam sistem koloid didefinisikan sebagai suatu potensial elektrokinetik
yang berasal dari akumulasi muatan elektrik pada permukaan partikel ketika tersuspensi dalam
medium polar yang menyebabkan pembentukan lapisan ganda elektrik akibat fenomena ionisasi,
adsorpsi ion, atau dissolusi ion.
Potensial zeta digunakan untuk memprediksi dan mengontrol stabilitas koloid. Kestabilan
sistem koloid dijelaskan oleh Derjaguin, Landau, Verwey, dan Overbeek pada tahun 1940 yang
dikenal dengan teori DLVO. Teori ini menyebutkan bahwa stabilitas koloid dari partikel-partikel
dalam suspensi bergantung pada gaya tolak-menolak (gaya lapisan rangkap elektrik) untuk
melawan gaya tarik-menarik (gaya Van der Walls) yang dapat menyebabkan agregasi ireversibel
(Sani, 2019).
Besarnya potensial zeta mengindikasikan stabilitas potensial sistem koloid. Apabila semua
partikel dalam suspensi memiliki potensial zeta lebih positif dari +30 mV atau lebih negatif dari
-30 mV, maka secara normal dinyatakan stabil, karena setiap partikel akan saling tolak menolak
satu sama lain sehingga tidak terjadi kecenderungan untuk beragregasi.
Analisis potensial zeta merupakan salah satu teknik untuk menentukan muatan permukaan
nanopartikel dalam larutan atau pada fase koloid. Nanopartikel memiliki muatan permukaan yang
menarik lapisan tipis dari ion yang muatannya berlawanan ke permukaan nanopartikel. Lapisan
ganda (double layer) ion mengelilingi nanopartikel sama seperti terdifusi ke dalam larutan (
Gambar 4.1. Lapisan ganda listrik di sekitar nanopartikel
Potensial listrik pada daerah batas dari double layer dikenal dengan potensial zeta dari
partikel yang memiliki nilai dengan rentangan tertentu berkisar dari +100Mv sampai dengan
-100Mv. Besarnya nilai potensial zeta dapat memprediksi stabilitas koloid. Nanopartikel dengan
nilai potensial zeta yang lebih besar dari +25 Mv atau lebih kecil dari -25mV memiliki derajat
stabilitas yang tinggi.
Lapisan ganda elektrik terdiri atas dua bagian yaitu compact layer pada region dalam dan diffuse layer pada region luar yang mengelilingi compact layer. Compact layer (Stern
layer atau fixed layer) yaitu suatu lapisan kation yang menempel kuat pada permukaan anion dan
tidak dapat bergerak (immobile) secara normal karena kekuatan gaya elektrostatik, sedangkan diffuse layer merupakan suatu lapisan dengan kation yang kurang kuat menempel pada permukaan anion sehingga dapat bergerak atau berpindah-pindah dan bergabung dengan anion disekitarnya. Dalam diffuse layer, ion-ion yang terpisah dari kation-kation compact layer disebut shear plane atau slipping plane. Potensial pada shear plane diketahui sebagai potensial zeta (Fahmi, 2019).
Potensial zeta tidak terukur secara langsung tetapi dapat dihitung dengan menggunakan
dinamis. Fenomena elektrokinetik dan fenomena elektroakuostik merupakan sumber data yang
selalu digunakan untuk menghitung potensial zeta.
Elektroforesis digunakan untuk memperkirakan potensial zeta partikulat, sedangkan
streaming potensial digunakan untuk materi berpori dan permukaan datar. Dalam prakteknya
potensial zeta dari disperse diukur dengan menggunakan medan listrik di seluruh dispersi. Partikel
dalam dispersi dengan potensial zeta akan bermigrasi ke arah elektroda yang muatannya
berlawanan dengan kecepatan yang sebanding dengan besarnya potensial zeta. Kecepatan ini
diukur dengan menggunakan teknik Laser Doppler Anemometer. Pergeseran frekuensi atau fase
pergeseran dari sinar laser yang disebabkan oleh pergerakan partikel diukur sebagai mobilitas
partikel, dan mobilitas ini diubah menjadi potensial zeta dengan memasukkan viskositas
dispersant dan permitivitas dielektrikum, dan penerapan teori Smaluchowski.
Kecepatan elektroforesis sebanding dengan mobilitas elektroforesis yang merupakan
parameter yang terukur. Dari sudut pandang instrument, ada dua teknik eksperimental yang
berbeda yakni mikroelektroforesis dan elektroforesis hamburan cahaya. Mikroelektroforesis
memiliki keuntungan karena menghasilkan gambar partikel bergerak. Di sisi lain ini rumit untuk
elektroosmosis pada dinding sel sampel. Elektroforesis hamburan cahaya berdasarkan pada
hamburan cahaya dinamis. Hal ini memungkinkan pengukuran dalam sel terbuka yang
meniadakan aliran elektro osmotik untuk kasus Uzgris, tetapi tidak untuk sel kapiler dan hal
tersebut dapat digunakan untuk mengkarakterisasi partikel yang sangat kecil, namun tidak dapat
menampilkan gambar dari partikel bergerak. Kedua teknik pengukuran tersebut memerlukan
pengenceran sampel yang kadang-kadang dapat mempengaruhi sifat-sifat sampel dan perubahan
potensial zeta. Untuk mengatasi efek pengenceran tersebut, pengukuran dilakukan pada
kesetimbangan supernatan. Pada keadaan keseimbangan, antar muka antara permukaan partikel
dan cairan akan dipertahankan sehingga potensial zeta akan sama untuk semua fraksi volume
partikel pada suspensi.
yaitu aliran vibrasi koloid (colloid vibration current) dan amplitude sonic elektrik (electric sonic
amplitude). Terdapat instrument yang tersedia secara komersial yang mengeksploitasi kedua efek
tersebut untuk mengukur mobilitas elektroforesis dinamis yang bergantung pada potensial zeta.
Teknik elektrokaustik memiliki keuntungan untuk dapat melakukan pengukuran pada sampel utuh
tanpa pengenceran. Perhitungan potensial zeta dari mobilitas elektroforesis dinamis membutuhkan
informasi tentang kepadatan untuk partikel dan cairan.
Metode yang paling banyak digunakan untuk menghitung potensial zeta dari data
eksperimental adalah yang dikembangkan oleh Marian Smoluchowski pada tahun 1903. Teori ini
awalnya dikembangkan untuk elektroforesis namun sekarang untuk elektroakustik juga bisa. Teori
Smoluchowski cukup kuat karena valid untuk partikel terdispersi untuk semua bentuk dan
konsentrasi. Teori ini juga memiliki keterbatasan (Fahmi, 2019) antara lain:
1. Analisis teoritis rinci membuktikan bahwa teori Smoluchowski ini hanya berlaku untuk
lapisan ganda yang sangat tipis, ketika panjang Debye , 1/ĸ jauh lebih kecil dari jari-jari partikel α.
ĸ.α >> 1
model lapisan tipis ganda menawarkan penyederhanaan yang luar biasa tidak hanya untuk teori
elektroforesis tapi bagi banyak teori elektrokinetik dan elektrokaustik lainnya. Model ini
berlaku untuk sebagian besar model sistem berair karena panjang debye biasanya hanya
beberapa nanometer dalam air. Model break hanya untuk nanokoloid dalam larutan dengan
kekuatan ion mendekati air murni.
2. Teori Smoluchowski mengabaikan kontribusi konduktivitas permukaan. Hal ini diungkapkan
dalam teori modern sebagai kondisi Dukhin nomor kecil:
Ɗư << 1
2. X-Ray Diffraction (XRD)
Salah satu teknik yang digunakan untuk menentukan struktur suatu padatan kristalin
adalah metode difraksi sinar-X serbuk (X ray powder diffraction). Sampel berupa serbuk padatan
kristalin yang memiliki ukuran kecil dengan diameter butiran kristalnya sekitar 10-7–10-4 m ditempatkan pada suatu plat kaca. Sinar-X diperoleh dari elektron yang keluar dari filamen panas
dalam keadaan vakum pada tegangan tinggi, dengan kecepatan tinggi menumbuk permukaan
logam. Sinar-X tersebut menembak sampel padatan kristalin, kemudian mendifraksikan sinar ke
segala arah dengan memenuhi Hukum Bragg Rahmi et al, 2013).
Detektor bergerak dengan kecepatan sudut yang konstan untuk mendeteksi berkas sinar-X
yang didifraksikan oleh sampel. Sampel serbuk atau padatan kristalin memiliki bidang-bidang kisi
yang tersusun secara acak dengan berbagai
kemungkinan orientasi, begitu pula partikel kristal yang terdapat di dalamnya. Setiap kumpulan
bidang kisi tersebut memiliki beberapa sudut orientasi tertentu, sehingga difraksi sinar-X
memenuhi Hukum Bragg Sani, 2019) :
n λ = 2 d sin θ
dengan; n : orde difraksi ( 1,2,3,…), λ adalah panjang sinar-X, d adalah jarak antara dua bidang kisi, dan θ adalah sudut difraksi.
Bentuk keluaran dari difraktometer dapat berupa data analog atau digital. Rekaman data
analog berupa grafik garis-garis yang terekam per menit sinkron, dengan detektor dalam sudut 2θ
per menit, sehingga sumbu-x setara dengan sudut 2θ. Sedangkan rekaman digital
menginformasikan intensitas sinar-X terhadap jumlah intensitas cahaya per detik.
Pola difraktogram yang dihasilkan berupa deretan puncak-puncak difraksi dengan intensitas relatif bervariasi sepanjang nilai 2θ tertentu. Besarnya intensitas relatif dari deretan puncak-puncak tersebut bergantung pada jumlah atom atau ion yang ada, dan distribusinya di dalam sel satuan material tersebut. Pola difraksi setiap padatan kristalin sangat khas, yang bergantung pada kisi kristal, unit parameter dan panjang gelombang sinar X yang digunakan. Dengan demikian, sangat kecil kemungkinan dihasilkan pola difraksi yang sama untuk suatu padatan kristalin yang berbeda
(Sani, 2019).
3. Scanning Electron Microscope (SEM)
Morfologi suatu material dapat diobservasi dengan Teknik mikroskopi. Mikroskopi adalah
Teknik yang digunakan untuk melihat sebuah benda yang tidak dapat diamati dengan mata
telanjang (Kwon et al, 2019).
Perbedaan utama antara mikroskop optik dengan mikroskop elektron adalah jenis
gelombang yang digunakan untuk mengamati benda. Mikroskop optik menggunakan cahaya,
sedangkan mikroskop elektron menggunakan elektron. Mikroskop elektron dikembangkan karena
memiliki perbesaran yang jauh lebih besar daripada mikroskop optik. Oleh karena itu, mikroskop
elektron dapat digunakan untuk mengamati morfologi benda dalam skala nano meter (Sani, 2019).
Resolusi peralatan mikroskop bergantung pada panjang gelombang yang digunakan.
Resolusi adalah jarak minimum antara dua titik yang masih dapat dilihat dan dibedakan sebagai
dua titik. Mikroskop elektron menggunakan elektron dengan panjang gelombang sesuai teori de
Broglie, yaitu :
λe = h/p λe = h/me.ν
Panjang gelombang elektron bergantung pada tegangan sumber elektron yang digunakan.
Beda tegangan elektron berkaitan dengan energi kinetik elektron. Jika digunakan pertimbangan
non-relativistik, energi kinetik elektron dapat dihitung dengan persamaan berikut :
EK = e.V
EK = p2/2me
EK = (h/ λe)/2me
dengan demikian, panjang gelombang elektron adalah :
Teknik mikroskopi dengan berkas elektron harus menggunakan lensa magnetik untuk
memfokuskan berkas elektron. Lensa magnetik dibuat dengan kumparan berbentuk bulat
(solenoida) yang dialiri arus listrik sehingga medan magnet dapat digunakan untuk membelokkan
berkas elektron. Berkas elektron yang melewati medan magnet akan dibelokkan secara konsentrik
(sepusat) sehingga solenoida tersebut berfungsi sebagai sebuah lensa bagi electron (Sani, 2019).
Peralatan SEM memiliki beberapa lensa magnetik yang digunakan untuk mengarahkan
berkas elektron menuju sampel. Lensa kondenser digunakan untuk mengurangi diameter
crossover dari berkas elektron. Adapun lensa objektif digunakan untuk memfokuskan berkas
elektron sebagai peraba (probe) dengan diameter dalam sekala nanometer (Kwon et al, 2019).
Pemindaian (scanning) untuk perabaan dilakukan dengan sistem pembelokan berkas
elektron yang digabungkan dengan lensa objektif. Sistem pembelokan tersebut dikontrol
menggunakan dua pasang kumparan elektromagnetik yang disebut kumparan pemindai (scan
coils). Sistem pembelokan tersebut meraba permukaan sampel dalam garis lurus kemudian
memindahkan posisi perabaan pada proses pemindaian berikutnya sehingga semua permukaan
sampel dapat dipindai. Sinyal elektron yang diemisikan dari sampel akan dikumpulkan oleh
detektor, diperkuat, dan digunakan untuk merekontruksi bayangan permukaan sampel.
Rekontruksi bayangan tersebut dilakukan berdasarkan korelasi posisi pemindaian dengan posisi
pada layar komputer.
Deteksi sinyal pada SEM dilakukan dengan mendeteksi elektron sekunder dan elektron
terhambur balik. Jika berkas elektron dengan energi tinggi menumbuk sebuah sampel, maka akan
dihasilkan hamburan elastik dan hamburan tidak elastik. Hamburan elastik menghasilkan elektron
terhambur balik yakni elektron datang yang dihamburkan oleh atom sampel. Sementara itu,
hamburan tidak elastik menghasilkan elektron sekunder. Pada umumnya elektron terhambur balik
dihamburkan oleh sampel dengan sudut yang besar dan hanya sedikit energi yang hilang. Elektron
sekunder dihamburkan dengan sudut yang kecil dan memiliki energi yang lebih kecil daripada
Selama terjadinya hamburan tidak elastik, elektron datang akan mentrasfer energi kinetik pada elektron dalam sampel. Elektron dalam atom sampel yang memiliki energi kinetik yang cukup besar akibat menyerap energi tumbukan tersebut akan keluar dari sampel dan menjadi elektron sekunder. Sinyal dari deteksi elektron sekunder digunakan untuk keperluan tofografi, sedangkan elektron terhambur balik digunakan untuk mengetahui komposisi unsur-unsur pada sampel.
E. APLIKASI NANOPARTIKEL
Perkembangan nanoteknologi digolongkan menjadi tiga bagian yakni (i) nanoteknologi
bertahap, (ii) nanoteknologi evolusioner, (iii) nanoteknologi radikal. Nanoteknologi bertahap
adalah aplikasi nanoteknologi yang bersifat jangka pendek. Berbagai penemuna terjadi sangat
cepat dalam jangka waktu yang tidak terlalu lama, dengan demikian masih dalam tahap penelitian.
Nanoteknologi evolusioner adalah aplikasi nanoteknologi yang belum terwujud dalam jangka
pendek. Dengan demikian, saat ini masih dalam tahap penelitian. Sedangkan nanoteknologi
radikal adalah berbagai kemungkinan aplikasi yang di masa depan juga tampak tidak
memungkinkan (Fahmi, 2019).
1. Bidang Pertanian dan Pangan (Maryam et al, 2018)
1. Pembibitan/benih tanaman
Penggunaan carbon nanotube untuk mempercepat perkecambahan dan pertumbuhan bibit tanaman,
Penggunaan nano TiO2 (titanium oxide) untuk meningkatkan laju fotosintesis dan indeks vigor,
Penggunaaan teknologi nanoenkapsulasi untuk memproduksi benih pintar (smart seeds) yang dapat beradaptasi dengan lingkungan ekstrem,
Rekayasa genetik untuk memperoleh bibit tanaman unggul. 2. Pembibitan Hewan
Penggunaaan nanofluidics untuk mempermudah proses fertilisasi melalui proses seleksi sperma dan telur,
Rekayasa genetik untuk memperoleh bibit hewan unggul. 3. Industri Pupuk
Penggunaan teknologi nanoenkapsulasi untuk mengendalikan pelepasan hara pupuk sehingga meningkatkan efisiensi,
Penggunaan carbon nanotube untuk mempercepat pertumbuhan tanaman. 4. Industri pestisida, herbisida, dan fungisida
Pengembangan pestisida, herbisida, dan fungisida dalam bentuk emulsi nano dan kapsul nano untuk meningkatkan kelarutan, stabilitas, dan efektivitas.
5. Alat dan Mesin Pertanian
Pengembangan sensor nano untuk : o deteksi mutu benih,
o memantau kondisi tanah dan pertumbuhan tanaman, o memantau mutu hasil panen,
o deteksi kontaminan dan masa kedaluwarsa produk pertanian.
Pengembangan alat dan mesin pertanian berbahan material maju berbasis nano untuk meningkatkan umur dan kemudahan pemakaian,
Pengembangan dye-sensitized nanosolar cells pada alat dan mesin pertanian untuk meningkatkan efisiensi penggunaan energi.
6. Pakan
Penggunaan partikel besi nano untuk meningkatkan laju pertumbuhan ternak,
Penggunaan teknologi nanoenkapsulasi untuk meningkatkan efisiensi penghantaran nutrisi pakan,
Penggunaan partikel nano untuk regenerasi sel ternak dan mengikat patogen-patogen berbahaya bagi manusia.
7. Obat Hewan
Pengembangan sistem penghantar obat hewan berbasis nano (nano-drug delivery systems) untuk meningkatkan solubilitas, stabilitas, dan efektivitas bahan aktif obat hewan,
Penggunaan selenium nano untuk membasmi virus pada ternak. 8. Pangan
Pengembangan produk emulsi nano dan kapsul nano untuk meningkatkan kelarutan, stabilitas, penyerapan dan aktivitas biologis zat gizi (fortifikan) dan senyawa aktif,
Penggunaan partikel nano pada produk pangan untuk menghambat penyerapan lemak dan gula,
Nano strukturisasi pangan untuk memperpanjang rasa kenyang,
Imobilisasi perisa, enzim, atau pewarna alami dalam partikel nano untuk meningkatkan cita rasa, sifat fungsional, dan penampilan pangan.
9. Obat Herbal
Pengembangan sistem penghantar obat herbal berbasis nano (nano-drug delivery systems) untuk meningkatkan kelarutan, stabilitas, penyerapan, dan aktivitas farmakologi bahan
aktif.
10. Kemasan Pangan
Penggunaan nanopartikel sebagai filler untuk memperbaiki sifat mekanis dan permeabilitas kemasan pangan,
Penggunaan nanokapsul antimikroba pada kemasan pangan untuk mempertahankan mutu, Penggunaan sensor nano untuk deteksi kontaminan dan masa kedaluwarsa pangan.
2. Bidang Farmasi
1. Nano Sensor
Salah satu kegunaannya mengobati penyakit kanker. Caranya, obat kanker dimasukkan ke
dalam nano robot kecil, lalu ditusukkan ke jari si penderita, dengan remote control, robot bisa
diarahkan untuk mencari sendiri sel-sel kanker yang menyebar di dalam tubuh. Begitu sampai di
tempat sel-sel kanker tersebut, robot akan melepaskan bom, kemudian sel kanker akan mati dan
hancur. Sel itu akan ke luar melalui pembuangan kotoran manusia bersama Nano Robot. Selain
mengubah air limbah atau air laut menjadi air tawar yang bersih, Nano Device dan lain-lain
(Esfandiarpour-Boroujeni et al, 2017).
2. Nano Partikel sebagai Penghantar Obat
Kelebihan dari nanopartikel adalah kemampuan dalam menembus ruang-ruang antarsel
yang hanya ditembus oleh ukuran partikel koloida pembentukan nanopartikel dapat dicapai
dengan berbagai teknik, pada sediaan farmasi nanopartikel dapat berupa system obat dalam
matriks seperti nanosfer dan nanokapsul, nanopolisom, nanoemulsi, dan sebagai sistem yang
dikombinasikan dalam perancah (scaffold) dan penghantaran transdermal (Martien, et al, 2012).
3. Nanopartikel Berbasis Biopolimer
Polimer merupakan molekul rantai dengan molekul gabungan monomer yang berulang.
Keberulangan monomer ini membuat polimer memiliki sifat kimiawi khas yang kuat. Sifat
kimiawi dari satu buah monomer utamanya gugus fungsi spesifik yang berperan pada berbagai
keperluan interaksi kimiawi, tersedia dalam jumlah yang banyak dan membuka peluang untuk
dimanfaatkan pada banyak keperluan yang membutuhkan interaksi kimiawi spesifik dalam jumlah
yang melimpah, misalnya sebagai fase diam dalam pemisahan pada kromatografi, serta dalam
pengembangan sediaan farmasi sebagai eksipien dalam formulasi dan sebagai matriks (Yopianto
et al, 2016).
Polimer yang cukup popular digunakan dalam sistem nanopartikel adalah Kitosan. Kitosan
memiliki beberapa sifat khas yaitu kemampuan membuka kaitan antarsel (tight junction) pada
membran usus sehingga sangat potensial untuk dikembangkan sebagai bahan pembuatan
nanopartikel untuk aplikasi per oral. Biokompatibilitas kitosan dikarenakan kitosan merupakan
polimer yang diperoleh dari hidrolisis polimer kitin yang berasal sumber alam yang sudah
menjadi konsumsi umum pada cangkang hewan laut, sehingga cenderung tidak menimbulkan
ketoksikan pada dosis terapi, selain dari sifatnya yang sekaligus biodegradable
(Sorasitthiyanukara et al, 2019).
Efektivitas nanoliposom dalam penghantaran obat salah satunya ditunjukkan pada
formulasi nanoliposom ticarcillin sebagai obat antibiotika, yang diproduksi dengan menggunakan
metode tekanan (ekstrusi). Nanoliposom dapat dimanfaatkan sebagai perlindungan terhadap obat
dari degradasi biologis sebelum sampai pada tempat yang diharapkan (Sriwidodo et al, 2019).
Secara konseptual, nanoemulsi berbeda dengan nanoliposom meskipun sama-sama
memiliki kelebihan pada keberadaan fase hidrofob. Fase hidrofob ini yang berpengaruh cukup
signifikan pada kemampuan penetrasi formula menembus membran biologis yang berkarakter
lipid-bilayer. Peningkatan efek obat pada dosis yang sama sebagai hasil positif juga dapat
diperoleh dari formulasi nanoemulsi. Pengembangan terkini sistem nanoemulsi untuk aplikasi oral
melalui saluran gastrointestinal adalah teknologi auto-emulsifikasi (Self-nanoemulsifying drug
delivery systems/SNEDDs). Konsep dari teknologi ini adalah formulasi antara minyak, surfaktan,
dan kosurfaktan yang mengandung obat. Sistem ini selanjutnya akan masuk ke saluran cerna dan
bercampur dengan cairan usus yang mengandung air. Ketika formula bercampur dengan cairan
usus, maka akan terjadi emulsifikasi spontan yang menghasilkan globul berukuran nanometer
(Sari dan Herdiana, 2018).
Ilustrasi konsep sistem penghantaran obat auto-nanoemulsifikasi (self-nanoemulsifying
drug delivery system / SNEDDS). Sediaan diberikan dalam kombinasi obat, minyak, surfkatan,
dan kosurfaktan, kemudian akan mengalami proses emulsifikasi spontan di dalam cairan cerna
saat mengalami pencampuran dengan cairan usus. Nanoemulsi selanjutnya mengalami proses
absorpsi.
Nanoemulsi telah diterapkan dalam berbagai industri farmasi, diantaranya untuk sistem
penghantar transdermal, bahan atau unsur yang potensial dalam beberapa produk perawatan
tubuh, dan pembawa yang baik pada obat sehingga dapat meningkatkan bioavailabilitas obat
dalam tubuh (Adi et al., 2019).
Berdasarkan uraian diatas, maka penerapan nanoemulsi memiliki keuntungan-keuntungan
- Ukuran tetesan sangat kecil menyebabkan penurunan pada gaya gravitasi dan gerak brown
yang mungkin cukup untuk mengatasi gravitasi. Hal ini berarti tidak terjadi creaming selama
penyimpanan.
- Ukuran tetesan yang kecil mencegah terjadinya flokulasi dan memungkinkan sistem untuk
tetap tersebar tanpa adanya pemisahan, serta dapat mencegah koalesens.
- Nanoemulsi cocok untuk penghantaran bahan aktif. Luas permukaan yang besar dari sistem
emulsi memungkinkan penetrasi yang cepat dari bahan aktif.
- Ukuran nanoemulsi yang kecil memudahakan penyebarannya dan penetrasi mungkin dapat
ditingkatkan karena tegangan permukaan dan tegangan antarmuka yang rendah
- Penggunaan nanoemulsi sebagai sistem penghantaran obat dapat meningkatkan efektivitas
obat, sehingga dosis total dapat dikurangi dan dengan demikian meminimalkan efek samping.
5. Nanopartikel sebagai sistem penghantar tertarget
Pengembangan penghantaran obat tertarget berfungsi untuk meningkatkan efektivitas dan
efisiensi obat yang diaplikasikan, sekaligus keamanan penggunaan obat karena mencegah obat
untuk bereaksi pada tempat yang tidak diharapkan. Penghantaran obat jenis ini secara umum
dipahami sebagai hubungan ligan dengan ligan, ligan dengan protein, atau protein dengan protein,
karena kesesuaian interaksi spesifik dapat diketahui dari fenomena kimiawi tersebut. Pemanfaatan
protein sebagai konjugat sistem nanopartikel adalah memanfaatkan kekhasan dari polimer protein.
Polimer ini tidak terbentuk atas monomer yang terus berulang seperti halnya pada polimer secara
umum. Asam amino penyusun suatu protein dapat membentuk kombinasi urutan yang tak
terbatas, membentuk sifat yang sangat spesifik dari tiap protein, sehingga dapat mengadakan suatu
interaksi yang sangat spesifik pula. Oleh karena itu, protein banyak digunakan sebagai konjugat
dalam sistem penghantaran obat. Polimer lain seperti derivat gula juga cukup banyak
dipresentasikan karena gula merupakan komponen membran seluler yang dapat juga secara
3. Sebagai Anti Virus
Sekitar 15 juta manusia di dunia meninggal dunia karena terinfeksi virus, barteri dan
fungi. Penyebab paling utama kematian tersebut adalah virus HIV (human immunodeficiency
virus) atau lebih dikenal sebagai HIV/AIDS. Penularan virus terjadi sangat cepat karena
ukurannya yang sangat kecil, diameter : 20-300 nm. Sehingga dapat dengan mudah masuk ke
tubuh manusia, menyebar dalam tubuh selanjutnya akan menginfeksinya.
Gambar 5.1. Skematik ukuran virus, bakteri dan sel darah merah
Ukuran virus yang kecil ini memberikan masalah tersendiri pada dunia farmasi. Untuk
mengatasi persebaran virus dalam tubuh, diperlukan ukuran obat yang memiliki ukuran sama
dengan virus. sehingga dapat bekerja secara spesifik terhadap virus yang diinginkan. Proses
pengobatan dapat berjalan dengan efektif dan efisien pada pasien. Obat berukuran nano menjadi
rujukan yang sangat mungkin untuk diaplikasikan. Karena ukuran obat yang mendekati ukuran
Perkembangan nanosains dan nanoteknologi di abad 20 ini berkembang dengan pesat, baik
dalam bidang industri, material, hingga kesehatan. Penggunaan partikel nano di bidang kesehatan,
utamanya di bidang farmasi didasarkan pada keunikan-keunikan yang dimiliki partikel tersebut.
Ukuran partikel yang kecil dapat dengan mudah mengantarkan obat menuju titik tertentu dalam
tubuh manusia dan volume obat yang terbawa dapat lebih besar, sehingga obat dapat bekerja
secara optimum.
Berbagai jenis partikel nano telah diciptakan untuk keperluan medis, seperti nano kapsul,
nanosphere, liposom, misel, dendrimer, dan nano partikel emas. Partikel nano kapsul berbentuk
bola berongga layaknya bola sepak dengan ukuran 50-300 nm. Rongga di tengah kapsul diisi oleh
obat yang akan digunakan untuk menyerang virus. Nano kapsul memiliki densitas yang rendah
serta dapat memuat obat dalam jumlah banyak. Nanospheres merupakan partikel nano dengan
system matriks dengan diameter 100-200 nm. Pemanfaatan dari partikel ini yaitu sebagai terapi
pada penderita virus hepatitis B, HIV, dan influenza. Selanjutnya adalah partikel liposom yang
berbentuk bola pada rentang diameter 20-30 nm. Liposom terdiri dari 2 lapis fosfolipid, sebagai
membrane sel tiruan dan membrane yang langsung berinteraksi dengan target (Sriwidodo et al,
2019).
Misel adalah salah satu jenis nano partikel dengan ukuran 10-100 nm. Struktur pada misel
menyerupai struktur pada detergen, yaitu memiliki sisi hidrofilik dan hidrofobik. Polimer ini
sering digunakan sebagai penghantar obat dengan sisi hidrofilik di bagian luar. Oleh karena itu
dapat larut baik dalam air. Sedangkan sisi hidrofobik berada di sisi dalam polimer yang berfungsi
sebagai pengikat obat. Dendrimer merupakan makromolekul yang simetris dan memiliki struktur
cabang yang rumit. Sehingga dapat berinteraksi dengan target dan terkontrol oleh terminal grup
yang sudah tersistem. Fungsi dendrimer dapat ditingkatkan dengan cara enkapsulasi dendrimer
oleh beberapa materi kimia. Partikel nano terakhir yang sering digunakan adalah partikel nano
emas. Partikel ini berupa partikel anorganik dengan berbagai ukuran diameter (1-2 nm, 1.5-5 nm,
kandungan senyawa emas yang bersifat innert dan tidak beracun. Sehingga aman untuk digunakan
dalam bidang kesehatan.
Gambar 5.2. Nanopartikel sebagai penghantar obat antivirus, (a) nanokapsul, (b) nanosphere, (c) liposom, (d) misel, (e) dendrimer, (f) nano partikel emas
Terapi menggunakan nano partikel sebagai antivirus sudah banyak dikembangkan oleh
berbagai industri farmasi. Untuk terapi terhadap virus HIV, dapat ditinjau dari siklus hidup virus
tersebut. Terapi yang dilakukan menggunakan campuran 3 atau lebih obat antiretroviral (ARV),
atau yang lebih dikela sebagai terapi HAART (highly active ARV therapy). Cara lain yang dapat
dilakukan adalah pembuatan vaksin terhadap virus HIV.
Virus lain yang sering dijumpai adalah influenza. Virus ini menyerang organ pernafasan.
Pergantian antigen dan mutase pada genome influenza menyebabkan virus tersebut memiliki
berbagai variasi. Hal ini menyebabkan sulitnya memperoleh obat yang tepat terhadap penderita
influenza. Salah satu metode yang digunakan yaitu penggunaan partikel nanotrap. Partikel ini
peka terhdap perubahan suhu yang dapat merekam siklus hidup virus dalam tubuh. Selanjutnya
digunakan liposom sebagai nano partikel untuk menghantarkan obat. Sehingga persebaran virus
4. Nano di Alam dan Nanomagnetik
1. Nanomagnetik, pada otak binatang mengandung sensor nanomagnetik yang khusus. Inilah
yang menyebabkan mereka mampu merasakan medan magnet.
2. Kupu-kupu, warna dari sayap kupu dihasilkan dari hamburan cahaya. Pada sayap
kupu-kupu disusun oleh materi berstruktur nano. Cahaya sayapnya menciptakan inferensi cahaya
(seperti minyak didalam air), karenanya dihasilkan pelangi ketika cahaya mengenai sayap
kupu-kupu.
3. Kunang-kunang, cahaya yang dihasilkan oleh kunang-kunang termasuk nanosains yang
disebut dengan bioluminescence. Cahaya yang dihasilkan disebabkan oleh adanya elektron
yang dihasilkan oleh enzim dari kunang-kunang, ketika elektron menuju stabil mereka
menghasilkan cahaya.
4. Serangga air, diselimuti oleh banyak sekali rambut berukuran sangat kecilberukuran nano.
Udara terjebak di celah-celahrambut kecilnya. Sehingga mencegah kakinya agar tidak basah.
5. Laba-laba, Laba-laba menggunakan struktur dengan ukuran nano. Di bawah rambutnya yang
tebal, pada kaki laba-laba, adalah serat dengan ukuran nano. Setiap seratnya tertutup banyak
rambut. Ketika rambut-rambut ini menempel pada sebuah permukaan, dapatmenahan 170 kali
berat badannya.
5. Beberapa Fokus Pengembangan Nanopartikel
1. Untuk pembuatan nanopartikel yang ditargetkan untuk pensuplai bahan baku produk nano
untuk aplikasi di bidang TI, transportasi, elektronik, dll
2. Untuk nano-bioteknologi yang ditargetkan untuk peningkatan hasil pangan dan pertanian
3. Bidang farmasi dan kesehatan yang ditargetkan untuk peningkatan kualitas obat Indonesia
5. Terobosan dalam bidang ini adalah penggunaan material cerdas yang diimplantasi dalam
tubuh manusia untuk kepentingan pendeteksian penyakit yaitu terobosan dalam perkembangan
DAFTAR PUSTAKA
Abdassah,.M. 2010. Nanopartikel Dengan Gelasi Ionik. Farmaka. 15(1) : 45-52
Adi, A.C., Setiawaty, N., Anindya, A.L., Rachmawati, H. 2019. Formulasi dan Karakterisasi Sediaan Nanoemulsi Vitamin A. Media Gizi Indonesia. 14(1):1-13
Batra, H., Pawar, S., and Bahl, D. 2019. Curcumin In Combination With Anti-Cancer Drugs: A Nanomedicine Review. Pharmacological Research 139:91-105.
Cary, J., Pierson, F.W., and Whittington, A.R. 2019. Simple and Customizable Gelatin Nanoparticle Encapsulation System for Biomedical Applications. J Nanomater Mol
Nanotechnol. 8(3):1-7.
Esfandiarpour-Boroujeni, S., Bagheri-Khoulenjani, S., Mirzadeh, H., and Amanpour, S. 2017. Fabrication and Study of Curcumin Loaded Nanoparticles Based on Folate-Chitosan for Breas Cancer Therapy Application. J. Carbohydrate Polymers. 168(2017):14-21.
Fahmi, M. Z. 2019. Nano Teknologi Dalam Perspektif Kesehatan. Surabaya: Airlangga University Press.
Kurniasari, D. dan Atun, S. 2017. Pembuatan dan Karakterisasi Nanopartikel Ekstrak Etanol Temu Kunci (Boesnbergia pandurata) Pada Berbagai Variasi Komposisi Kitosan. J. Sains
Dasar. 6(1):31-35.
Kwon, Y-E, Kim, J-K, Kim, Y-j, Kim, J-G, and Kim, Y-J. 2019. Development of SEM and STEM-in-SEM Grid Holders for EDS Analysis and Their Applications to Apatite Phases.
Journal of Analytical Science and Technology. 2019:1-8.
Liu, Q., Jing, Y., Han, C., Zhang, H., and Tian, Y. 2019. Encapsulation of Curcumin in Zein/Caseinate/Sodium Alginate Nanoparticles with Improved Physicochemical and Controlled Release Properties. Food Hydrocolloids. 93(2):432-442.
Martien, R., Adhyatmika, Irianto, I.D.K., Farida, V., dan Sari, D.P. 2012. Perkembangan Teknologi Nanopartikel Sebagai Sistem Penghantaran Obat. Majalah Farmaseutik, 8(1):133-144.
Maryam, Kasim, A., Novelina, dan Emriadi. 2018. Review : Teknologi Preparasi Pati Nanopartikel dan Aplikasinya Dalam Pengembangan Komposit Bioplastik. Majalah
Ilmiah Teknologi Industri (SAINTI), 15(1) : 36-56
Rahmi, D., Yunilawatidan, R., dan Ratnawati, E. 2013. Pengaruh Nanopartikel Terhadap Aktifitas Antiageing Pada Krim. Jurnal Sains Materi Indonesia. 14(3) : 235-238
Sani, R.A. 2019. Karakterisasi Material. Jakarta: PT Bumi Aksara.
Sari, A.I. dan Herdiana, Y. 2018. Review: Formulasi Nanoemulsi Terhadap Peningkatan Kualitas Obat. Farmaka. 6(1):247-254
Sauraj, S., Kumar, U., Kuma, V., Priyadarshi, R., Gopinath, P., and Negi, Y.S. 2018. pH-Responsive Prodrug Nanoparticles Based on Xylan-Curcumin Conjugate for The Efficient
Delivery of Curcumin in Cancer Therapy. J. Carbohydrate Polymers. 188(2018):252-259.
Sorasitthiyanukarn, F.N., Bhuket, P.R.N., Muangnoi, C. Rojsitthisak, P., and Rojsitthisak, P. 2019. Chitosan/Alginate Nanoparticles as a Promising Carrier of Novel Curcumin Diethyl Diglutarate. International Journal of Biological Macromolecules. 131(3):1125-1136.
Sriwidodo, Subroto, T., Maksum, I.P., dan Subarnas, A. 2019. Riset dan Pengembangan Sediaan
Obat Nanopartikel Penyembuhan Ulkus Diabetikum Yang Mengandung hEGF Hasil Teknologi Protein Rekombinan Menggunakan E. Coli BL21 Secara Ekstraseluler.
Yogyakarta: Penerbit Deepublish.
Tarhan, T., Tural, B., and Tural, S. 2019. Synthesis and Characterization of New Branched Magnetic Nanocomposite for Loading and Release of Topotecan Anticancer Drug.
Journal of Analytical Science and Technology. 2019:1-13.
Yopianto, D., Sipangkar, M.J., Budiyanto, R., dan Siahaan, P. 2016. Studi Interaksi Antara Segmen Dimer Kitosan Dengan Peptida Ac-CA-NH2 dan Ac-TP-NH2 Secara Komputasi Ab-Inito. Jurnal Kimia
